【【VDMA彩条显示实验之三之 RGB LCD 彩条显示实验】】

VDMA彩条显示实验之三之 RGB LCD 彩条显示实验

LCD 的构造是在两片平行的玻璃基板当中放置液晶盒，下基板玻璃上设置 TFT（薄膜晶体管），上基板玻璃上设置彩色滤光片，通过 TFT 上的信号与电压改变来控制液晶分子的转动方向，从而达到控制每个像素点偏振光出射与否而达到显示目的。

分辨率
LCD 的构造是在两片平行的玻璃基板当中放置液晶盒，下基板玻璃上设置 TFT（薄膜晶体管），上基板玻璃上设置彩色滤光片，通过 TFT 上的信号与电压改变来控制液晶分子的转动方向，从而达到控制每个像素点偏振光出射与否而达到显示目的。
在这里插入图片描述

图中的小方块就是像素点，一共有 19201080=2073600 个像素点。左上角的 A 点是第一个像素点，右下角的 C 点就是最后一个像素点。2K 就是 25601440 个像素点，4K 是 3840*2160 个像素点。很明显，在 LCD尺寸不变的情况下，分辨率越高越清晰。同样的，分辨率不变的情况下，LCD 尺寸越小越清晰。比如我们常用的 24 寸显示器基本都是 1080P 的，而我们现在使用的 5 寸的手机基本也是 1080P 的，但是手机显示细腻程度就要比 24 寸的显示器要好很多！由此可见，LCD 显示器的分辨率是一个很重要的参数，但是并不是分辨率越高的 LCD 就越好。衡量一款 LCD 的好坏，分辨率只是其中的一个参数，还有色彩还原程度、色彩偏离、亮度、可视角度、屏幕刷新率等其他参数。

像素格式
上面讲了，一个像素点就相当于一个 RGB 小灯，通过控制 R、G、B 这三种颜色的亮度就可以显示出各种各样的色彩。那该如何控制 R、G、B 这三种颜色的显示亮度呢？一般一个 R、G、B 这三部分分别使用 8bit 的数据，那么一个像素点就是 8bit*3=24bit，也就是说一个像素点 3 个字节，这种像素格式称为RGB888。当然常用的像素点格式还有 RGB565，只需要两个字节，但在色彩鲜艳度上较差一些。我们领航者开发板上的 RGB TFT-LCD 接口采用的 RGB888 的像素格式，共需要 24 位，每一位对应 RGB 的颜色分量如下图所示：
在这里插入图片描述

我们利用三原色可以调配出任意的颜色这个在电脑上的画板上可以看出来
在这里插入图片描述

我们观察 RGB LCD的数据线会发现信号线如下
R
G
B
是代表各个颜色分别是 8根
还有数据使能线 DE
垂直同步信号线 VSYNC
水平同步信号线 HSYNC
像素时钟信号线 PCLK

下面来分析一下 LCD的时间参数
如果将 LCD 显示一帧图像的过程想象成绘画，那么在显示的过程中就是用一根“笔”在不同的像素点画上不同的颜色。这根笔按照从左至右、从上到下的顺序扫描每个像素点，并且在像素画上对应的颜色，当画到最后一个像素点的时候一幅图像就绘制好了。假如一个 LCD 的分辨率为 1024*600，那么其扫描如图
在这里插入图片描述

一帧图像也是由一行一行组成的。HSYNC 是水平同步信号，也叫做行同步信号，当产生此信号的话就表示开始显示新的一行了，所以此信号都是在图 18.1.6 的最左边。VSYNC 信号是垂直同步信号，也叫做帧同步信号，当产生此信号的话就表示开始显示新的一帧图像了，所以此信号在图的左上角。
HSYNC 是行同步信号
在 LCD 屏幕中继续存在 HBP、HFP、VPB 和 VFP 这四个参数的主要目的是为了锁定有效的像素数据。

下面我们来介绍 LCD的行显示对应时序
在这里插入图片描述

HSYNC：行同步信号，当此信号有效的时候就表示开始显示新的一行数据，查阅所使用的 LCD 数据手册可以知道此信号是低电平有效还是高电平有效，在这里是低电平有效
HSPW：行同步信号宽度，也就是 HSYNC 信号持续时间。HSYNC 信号不是一个脉冲，而是需要持续一段时间才是有效的，单位为 CLK。
HBP：行显示后沿（或后肩），单位是 CLK。
HOZVAL：行有效显示区域，即显示一行数据所需的时间，假如屏幕分辨率为 1024*600，那么HOZVAL 就是 1024，单位为 CLK。
HFP：行显示前沿（或前肩），单位是 CLK。当 HSYNC 信号发出以后，需要等待 HSPW+HBP 个 CLK 时间才会接收到真正有效的像素数据。当显示完一行数据以后需要等待 HFP 个 CLK 时间才能发出下一个 HSYNC 信号，所以显示一行所需要的时间就是：HSPW + HBP + HOZVAL + HFP。

下面来讲述 RGB LCD的帧显示时序图
在这里插入图片描述

SYNC：帧（场）同步信号，当此信号有效的时候就表示开始显示新的一帧数据，查阅所使用的
LCD 数据手册可以知道此信号是低电平有效还是高电平有效，图 18.1.8 为低电平有效。
VSPW：帧同步信号宽度，也就是 VSYNC 信号持续时间，单位为 1 行的时间。
VBP：帧显示后沿（或后肩），单位为 1 行的时间。
LINE：帧有效显示区域，即显示一帧数据所需的时间，假如屏幕分辨率为 1024*600，那么 LINE 就是
600 行的时间。
VFP：帧显示前沿（或前肩），单位为 1 行的时间。
显示一帧所需要的时间就是：VSPW+VBP+LINE+VFP 个行时间，最终的计算公式：
T = (VSPW+VBP+LINE+VFP) * (HSPW + HBP + HOZVAL + HFP)

我刚还一直在看为什么这么算原来是我愚蠢了
行时间是 HSPW + HBP + HOZVAL + HFP
LINE是多少行就是列数乘行时间
而另外三个东西 VSPW VBP VFP 单位是行相当于持续了多少行的时间
所以这么计算没问题
因此我们在配置一款 RGB LCD 屏的时候需要知道这几个参数：HSPW（行同步）、HBP（行显示后沿）、HOZVAL(行有效显示区域)、HFP（行显示前沿）、VSPW（场同步）、VBP（场显示后沿）、LINE(场有效显示区域)和 VFP（场显示后沿）。

RGB LCD 液晶屏一般有两种数据同步方式，一种是行场同步模式（HV Mode），另一种是数据使能
同步模式（DE Mode）。当选择行场同步模式时，LCD 接口的时序与 VGA 接口的时序图非常相似，只是
参数不同，如图 16.1.9 和图 16.1.8 中的行同步信号（HSYNC）和场同步信号（VSYNC）作为数据的同步
信号，此时数据使能信号（DE）必须为低电平。
当选择 DE 同步模式时，LCD 的 DE 信号作为数据的有效信号，，如图 16.1.10 和图 16.1.8 中的 DE
信号所示。只有同时扫描到帧有效显示区域和行有效显示区域时，DE 信号才有效（高电平）。当选择 DE
同步模式时，此时行场同步信号 VS 和 HS 必须为高电平。
由于 RGB LCD 液晶屏一般都支持 DE 模式，不是所有的 RGB LCD 液晶屏都支持 HV 模式，因此本章
我们采用 DE 同步的方式驱动 LCD 液晶屏。

下面讲述像素时钟的问题
N（CLK）= (VSPW+VBP+LINE+VFP) * (HSPW + HBP + HOZVAL + HFP)= (3 + 20 + 600 + 12) * (20 + 140 + 1024 + 160) = 635 * 1344 = 853440显示一帧图像需要 853440 个时钟数，那么显示 60 帧就是：853440 * 60 = 51206400≈51.2M，所以像素时钟就是 51.2MHz。

记录一下重要的几个时序参数

在这里插入图片描述